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PRÁCTICA 1. C O M P O R T A M IE N T O DE LOS GASES
El objetivo de esta práctica es familiarizarse con la ecuación de estado de los
gases, tal como se utiliza en Meteorología, para el cálculo de la densidad de la
atmósfera y la expresión de la concentración de gases trazas en términos
relativos.
En principio, es posible encontrar la materia en estado sólido, líquido y gas, tal
como muestran los diagramas termodinámicos de cambios de fase. La
atmósfera tuvo que llegar a tener 6 mb de presión, antes de poder tener agua
líquida coexistiendo con el vapor de agua. En el diagrama de fases del agua se
comprueba que por debajo de 600 Pa sólo puede haber hielo y vapor de agua.
En la atmósfera rara vez nos encontramos con el gas confinado en un volumen
V determinado, por lo que se utiliza en su lugar la masa de gas por unidad de
volumen. Como un mol (unidad de cantidad de materia que corresponde al
número de Avogadro, 6,023-1023 partículas, átomos o moléculas) de cualquier
gas a la misma presión y temperatura ocupa el mismo volumen, es importante
saber calcular la masa de un mol de una mezcla de gases a partir de la
composición del gas y de las masas molares de cada uno de los
constituyentes.
La ecuación de estado de los gases ideales se cumple para todos los gases
que no estén en condiciones de densidades muy bajas o de presiones muy
altas. Es decir, la ecuación de estado tiene validez en toda la atmósfera salvo
en la Termosfera por ser allí la densidad muy pequeña.
Introducción
El aire y los gases atmosféricos se comportan como un gas ideal. Existe una
relación precisa entre la presión, la temperatura y el volumen que ocupa un gas
ideal. Para un mol de un gas ideal.
p • V = Rs • T ; Rs = 8,3 J/K • m ol; Rs constante universal de los gases
para un gas de masa molecular M (en gramos/mol), la ecuación de los gases
adopta la forma
p = p- R ■T donde R = 103 ■Rs/M y
p es la densidad
En una mezcla de gases, las ecuaciones anteriores se cumplen para cada uno
de los gases de la mezcla. Si M¡ es la masa molecular de un componente y x¡ la
masa específica ( kg/m3 dividido por la densidad total o tanto por uno en kilos)
R = I x¡ • R¡ ; M = 1/(X xi/Mi) ; p ■R ■T = ( I p¡ • Ri) ■T
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